KR101550854B1 - 자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지하 매설물에 부착된 자기 마커로부터 발생하는 자기장의 세기를 검출하여 지하 매설물의 위치와 심도를 추정하여 관로의 위치를 정확히 파악할 수 있도록 하는 자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 장치 및 방법에 관한 것으로써, 본 발명에 따른 자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 장치는, 지하 매설물의 일측에 설치되어 위치 탐지를 위한 자기장을 출력하는 자기마커(Magnetic Marker); 및 상기 자기마커의 자기장을 탐지하여 자기력을 출력하는 탐지센서를 하나 이상 구비하고, 상기 하나 이상의 탐지센서를 통해 탐지된 자기력의 강도에 따라 상기 자기마커의 위치를 표출하고, 상기 자기마커의 종류와 개수에 따른 자기력 데이터에 대응되게 설정된 심도에 근거해 상기 하나 이상의 탐지센서를 통해 탐지된 자기력에 따라 심도를 추정하는 마커 탐지기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 장치 및 방법{Method and device for finding a position of laying things underground using a magnetic marker}
본 발명은 자기 마커를 이용한 지하 매설물의 위치를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것으로써, 더욱 자세하게는 지하 매설물에 부착된 자기 마커(Magnetic Marker)로부터 발생하는 자기장(Magnetic Field)의 세기를 검출하여 지하 매설물의 위치와 심도를 추정하여 관로의 위치를 정확히 파악할 수 있도록 하는 자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기선로나 통신선로 및 상하수도 등의 기반시설은 미관, 설비보호 또는 용지부족 등의 이유로 인해 지하에 매립하고 있다. 이러한 지하 매설물은 사회 기반시설이 주를 이루게 되므로 이들의 파손을 감지하는 것은 매우 중요하다.
그러나, 이러한 지하 매설물의 위치나 깊이에 대한 정보가 잘 갖추어지지 않고, 그 위치나 상태를 파악하기 어렵기 때문에 지하 매설물의 유지관리가 어렵다.
또한, 새로운 지하 매설물을 설치하거나 건축물을 시공할 때, 기존 지하 매설물의 위치를 정확히 파악하기 위하여 시간 및 비용이 증가되고, 정확히 파악하지 못할 때는 공사 중에 기존 지하 매설물을 파괴하거나 이로 인해 작업자의 안전에 위험이 있다.
종래에는 지하 매설물의 위치를 파악하기 위해 지면 위에서 매질로써의 지반에 전자파나, 초음파, 초고주파 등을 전파시킨 후 매질 및 매설물을 통해 전파되어 온 파장 변화를 탐지하는 방법들이 사용되었다.
그러나 이러한 종래의 기술은 측량된 파장의 주파수의 분석에 의해 지하 매설물의 위치를 파악하는 것이므로, 분석을 위해 퓨리에 변환, 오차 보정, 기능진단 테스트 등 복잡하고 난해한 알고리즘을 만들어 적용해야 하고, 이러한 처리를 위해 고가의 장비가 필요하게 되는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0090284호(공개일 : 2012년08월17일)
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 지하 매설물에 부착된 자기 마커(Magnetic Marker)로부터 발생하는 자기장(Magnetic Field)의 세기를 검출하여 지하 매설물의 위치와 심도를 추정하여 관로의 위치를 정확히 파악할 수 있도록 하는 자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 장치 및 방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 지하 매설물의 일측에 설치되어 위치 탐지를 위한 자기장을 출력하는 자기마커(Magnetic Marker); 및 상기 자기마커의 자기장을 탐지하여 자기력을 출력하는 탐지센서를 하나 이상 구비하고, 상기 하나 이상의 탐지센서를 통해 탐지된 자기력의 강도에 따라 상기 자기마커의 위치를 표출하고, 상기 자기마커의 종류와 개수에 따른 자기력 데이터에 대응되게 설정된 심도에 근거해 상기 하나 이상의 탐지센서를 통해 탐지된 자기력에 따라 심도를 추정하는 마커 탐지기를 포함하는 자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 장치가 제공된다.
또한, 상기 마커 탐지기는, 상기 하나 이상의 탐지센서를 일정 길이의 탐지봉에 구비하되, 상기 탐지봉의 끝단에 제1 탐지센서가 위치하고, 상기 제1 탐지센서로부터 제2 탐지센서 내지 제n 탐지센서가 25 Cm 간격으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 마커 탐지기는, 상기 심도가 i부터 n까지 설정되고, 상기 심도 i부터 n까지에 대응되는 자기력 데이터가 설정되어 있는 상태에서, 상기 제1 탐지센서로부터 탐지된 자기력이 i보다 작고 i+1보다 큰 자기력에 해당되고, 상기 제2 탐지센서(Sensor2)로부터 탐지된 자기력이 [i+25]*(1-제2오차율상수) 보다 크고 [i+25]*(1+제2오차율상수) 보다 작은 자기력(Arr[i+25]*(1-Merr2)<Sensor2<Arr[i+25]*(1+Merr2))에 해당되며, 상기 제3 탐지센서(Sensor3)로부터 탐지된 자기력이 [i+50]*(1-제3오차율상수) 보다 크고 [i+50]*(1+제3오차율상수) 보다 작은 자기력(Arr[i+50]*(1-Merr3)<Sensor3<Arr[i+50]*(1+Merr3))에 해당되는 심도 값을 출력하게 된다.
또한, 상기 마커 탐지기는, 상기 자기력의 강도에 대해 상기 제1 탐지센서로부터 상기 제n 탐지센서까지의 자기력 강도 차이를 -99에서 +99까지 가우스 수치로 표현하기 위한 상수(x)로 나누어서 -99에서 +99까지의 가우스 수치 중 하나로 출력하게 된다.
또한, 상기 자기마커의 종류는 크기와 자기력 강도에 따라 일반형과 중간형, 대형 및 특수형으로 분류되고, 상기 마커 탐지기는 사용자로부터 상기 자기마커의 종류와 개수를 입력받을 수 있다.
그리고, 상기 마커 탐지기는, 상기 탐지센서를 통해 검출된 자기장에 대한 자기력의 강도에 대해 다음 수학식에 따라 산출되는 자속밀도(Bz)로 출력하게 된다.
Figure 112013115326264-pat00001
여기서, μ0는 투자율을 나타내고, M0는 적용변수를 나타내며, b는 반지름(반경)을 나타내며, z는 거리를 나타내며, L은 높이를 나타낸다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 지하 매설물의 일측에 설치된 자기마커(Magnetic Marker)로부터 출력되는 자기장을 탐지하기 위한 탐지봉에 일정 간격으로 구비된 하나 이상의 탐지센서를 통해 자기력을 검출하는 센서 모듈부; 상기 자기력의 강도를 수치로 표시하거나, 상기 자기력에 따른 심도를 표시하기 위한 디스플레이 모듈부; 상기 자기마커의 종류와 개수를 입력받기 위한 입력 모듈부; 상기 자기마커의 종류와 개수에 따른 자기력 데이터에 대응되게 심도가 설정되어 있는 심도 DB; 및 상기 하나 이상의 탐지센서를 통해 탐지된 자기력의 강도가 상기 디스플레이 모듈부를 통해 수치로 표출되도록 제어하고, 상기 심도 DB에 근거해 상기 하나 이상의 탐지센서를 통해 탐지된 자기력에 따라 심도를 추정하여 상기 디스플레이 모듈부를 통해 화면 상에 출력하는 제어 모듈부를 포함하는 마커 탐지기가 제공된다.
또한, 상기 탐지봉이 지면에 대해 수직으로 유지되고 있는지를 측정하는 자이로 센서의 X축, Y축 좌표에 대한 틸트(Tilt) 값을 출력하는 수평 모듈부; 상기 탐지된 자기력의 강도에 따른 음향 주파수 값과, 음량에 따른 볼륨 수치 값을 출력하는 음향 모듈부; 상기 센서 모듈부와 상기 디스플레이 모듈부, 상기 입력 모듈부 및 상기 제어 모듈부의 동작에 필요한 전원을 공급하고, 전원의 온(ON) 또는 오프(OFF) 상태를 체크하며, 배터리의 잔량을 체크하는 전원 모듈부; 및 상기 센서 모듈부의 센서값과 상기 음향 모듈부의 음향값, 상기 수평 모듈부의 수평값, 상기 전원 모듈부의 배터리 값의 신호를 상기 제어 모듈부로 전달하는 통신 모듈부를 더 포함하고, 상기 디스플레이 모듈부는 상기 센서 모듈부와 상기 수평 모듈부, 상기 음향 모듈부 및 상기 전원 모듈부에서 처리된 데이터를 화면 상에 표시하며, 상기 제어 모듈부는 상기 센서 모듈부에서 감지된 자기력의 강도를 수치로 표시하거나 음향으로 출력되도록 제어하고, 상기 탐지된 자기장에 주변 잡음이 많을 경우에 보정하며, 자기장의 수치가 약할 경우에 증폭시키며, 상기 탐지된 자기력을 분석하여 상기 자기마커의 유무를 출력 제어하게 된다.
또한, 상기 제어 모듈부는, 상기 심도가 i부터 n까지 설정된 상태에서 상기 심도DB에 근거해, 상기 제1 탐지센서로부터 탐지된 자기력이 i에 대응된 자기력과 i+1에 대응된 자기력 사이에 해당하고, 상기 제2 탐지센서(Sensor2)로부터 탐지된 자기력이 [i+25]*(1-제2오차율상수) 보다 크고 [i+25]*(1+제2오차율상수) 보다 작은 자기력(Arr[i+25]*(1-Merr2)<Sensor2<Arr[i+25]*(1+Merr2))에 해당되며, 상기 제3 탐지센서(Sensor3)로부터 탐지된 자기력이 [i+50]*(1-제3오차율상수) 보다 크고 [i+50]*(1+제3오차율상수) 보다 작은 자기력(Arr[i+50]*(1-Merr3)<Sensor3<Arr[i+50]*(1+Merr3))에 해당되는 심도 값을 출력하게 된다.
또한, 상기 제어 모듈부는, 상기 자기력의 강도에 대해 상기 제1 탐지센서로부터 상기 제n 탐지센서까지의 자기력 강도 차이를 -99에서 +99까지 가우스 수치로 표현하기 위한 상수(x)로 나누어서 -99에서 +99까지의 가우스 수치 중 하나로 상기 디스플레이 모듈부를 통해 화면 상에 표시하게 된다.
그리고, 상기 제어 모듈부는, 상기 탐지된 자기력의 강도가 일정 기준 이상으로 높을 경우에는 자기마커가 있음을 안내하는 음향 주파수를 일정 기준 이상으로 높게 출력하게 된다.
다른 한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 지하 매설물의 일측에 설치된 자기마커(Magnetic Marker)로부터 출력되는 자기장을 탐지하기 위한 탐지봉에 하나 이상의 탐지센서가 일정 간격으로 구비된 마커 탐지기의 자기마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 방법으로서, (a) 상기 자기마커의 종류와 개수를 입력받는 단계; (b) 상기 하나 이상의 탐지센서를 통해 상기 자기마커로부터 출력되는 자기장을 검출하는 단계; (c) 상기 검출된 자기장에 대한 자기력의 강도를 산출하는 단계; (d) 상기 자기마커의 종류와 개수에 따른 자기력 데이터에 대응되게 설정된 심도에 근거해 상기 하나 이상의 탐지센서를 통해 탐지된 자기력에 따라 심도를 산출하는 단계; 및 (e) 상기 산출된 심도를 화면 상에 또는 음향으로 출력하는 단계를 포함하는 자기마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 방법이 제공된다.
또한, 상기 (a) 단계는, 상기 자기마커의 종류에 대해 크기와 자기력 강도에 따라 일반형과 중간형, 대형 및 특수형으로 분류된 것 중 하나와, 상기 자기마커의 개수를 입력받게 된다.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 검출된 자기력의 강도가 일정 기준 이상일 경우에 자기마커가 있음을 안내하는 메시지를 음향으로 또는 화면 상에 출력하게 된다.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 하나의 탐지센서를 통해 검출된 자기장에 대한 자기력의 강도에 대해 다음 수학식에 따라 산출되는 자속밀도(Bz)로 출력하게 된다.
Figure 112013115326264-pat00002
여기서, μ0는 투자율을 나타내고, M0는 적용변수를 나타내며, b는 반지름(반경)을 나타내며, z는 거리를 나타내며, L은 높이를 나타낸다.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 하나 이상의 탐지센서를 통한 자기력의 강도에 대해 제1 탐지센서로부터 제n 탐지센서까지의 자기력 강도 차이를 -99에서 +99까지 가우스 수치로 표현하기 위한 상수(x)로 나누어서 -99에서 +99까지의 가우스 수치 중 하나로 출력하게 된다.
또한, 상기 (d) 단계는, 상기 심도가 i부터 n까지 설정되고, 상기 심도 i부터 n까지에 대응되는 자기력 데이터가 심도 DB에 저장되어 있는 상태에서, 상기 심도 DB에 근거해 상기 제1 탐지센서로부터 탐지된 자기력이 i에 대응된 자기력과 i+1에 대응된 자기력 사이에 해당되고, 상기 제2 탐지센서(Sensor2)로부터 탐지된 자기력이 [i+25]*(1-제2오차율상수) 보다 크고 [i+25]*(1+제2오차율상수) 보다 작은 자기력(Arr[i+25]*(1-Merr2)<Sensor2<Arr[i+25]*(1+Merr2))에 해당되며, 상기 제3 탐지센서(Sensor3)로부터 탐지된 자기력이 [i+50]*(1-제3오차율상수) 보다 크고 [i+50]*(1+제3오차율상수) 보다 작은 자기력(Arr[i+50]*(1-Merr3)<Sensor3<Arr[i+50]*(1+Merr3))에 해당되는 심도 값을 출력하게 된다.
그리고, 상기 (e) 단계는, 상기 휴대용 탐지기가 지면에 수직으로 유지되고 있는지를 측정하는 자이로 센서의 X축과 Y축에 대한 기울기 값도 출력하게 된다.
본 발명에 의하면, 자기마커를 이용하여 관로의 시공 단계에서부터 측량에 의한 정확한 위치 탐사가 가능하며, 시공검측이나 감리기능에 의한 준공도면과 시공상태가 일치하는 결과물을 도출할 수 있다.
또한, 관종 및 관재질(금속관, 비금속관)에 관계없이 모든 관종에 적용이 가능함으로 어떠한 매설 환경에서도 정확한 위치 탐사가 가능하다.
또한, 매설된 자기마커가 지하 매설물 측량의 기준점 역할을 수행함으로써 측량 시 간편하게 작업을 수행할 수 있다.
또한, 자기마커는 영구적인 특성을 가지므로 뛰어난 경제성을 가지며, 주위 환경(통신, 전력 등)에 영향이 없는 탐사가 가능하며, 탐사 환경에 따라 별도의 장비나 소프트웨어가 필요하지 않아 추가 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
또한, 누구나 탐사가 가능하도록 쉽고 간편한 UI(User Interface)를 통하여 인건비 절감 및 경비 절감에 탁월한 효과를 발휘할 수 있다.
그리고, 정확하게 자기마커를 찾기 위해 수평계 기능을 포함하며, 사용자가 소리를 통해 자기마커를 쉽게 찾을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마커 탐지기의 탐지봉에 하나 이상의 탐지센서가 구비된 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마커 탐지기의 내부 기능 블럭을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈부의 상세 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 탐지센서의 한 예로 플럭스게이트 센서의 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자기마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지하 매설물 위치 검출 장치의 동작 화면 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자기마커의 종류와 개수에 따른 자기력 데이터와 심도를 저장하고 있는 심도 DB의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하나 이상의 탐지센서를 통해 검출된 자기장에 대한 자기력의 강도를 산출하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 심도 DB에 근거해 자기마커의 종류와 개수에 대응된 자기력 데이터에 따라 심도를 추정하는 과정을 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 장치 및 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지하 매설물 위치 검출 장치(100)는, 지하에 매설되는 하나 이상의 자기마커(Magnetic Marker)(110)와 이를 탐지하는 마커 탐지기(120)를 포함한다.
자기마커(110)는 지하 매설물(118)의 일측에 설치되어, 지하 매설물의 위치 탐지를 위한 자기장을 출력한다. 자기마커(110)의 종류는 크기와 자기력의 강도에 따라 일반형과 중간형, 대형 및 특수형으로 분류된다.
자기마커(110)는 수명이 영구적인 것으로 일정 자력의 영구자석(페라이트)을 방수, 방습, 니켈도금, 우레탄 표막 코팅 처리 등을 하여 생산되고, 상하 수도관, 도시가스 공급관, 전기 및 통신선로 등의 지하 매설물을 설치하는 공사 시 이 지하 매설물에 부착된다. 통상, 자성체는 N극이 상부를 향하도록 설치된다.
마커 탐지기(120)는 지하 매설물(118)에 설치된 자기마커(110)로부터 출력되는 자기장을 탐지하여 자기력의 강도를 수치로 출력하고, 탐지된 자기장에 주변 잡음이 많을 경우에 보정하며, 자기장의 수치가 약할 경우에 증폭시키며, 탐지된 자기장의 자기력에 따라 심도를 추정하며, 탐지된 자기장의 자기력에 따라 자기마커의 유무를 출력해 주게 된다.
마커 탐지기(120)는 자기마커(110)의 자기장을 탐지하여 자기력을 출력하는 하나 이상의 탐지센서(112a, 112b, 112c)를 구비하고, 하나 이상의 탐지센서(112a, 112b, 112c)를 통해 탐지된 자기력의 강도에 따라 자기마커의 위치를 표출하고, 자기마커의 종류와 개수에 따른 자기력 데이터에 대응되게 설정된 심도에 근거해 하나 이상의 탐지센서(112a, 112b, 112c)를 통해 탐지된 자기력에 따라 심도를 추정하게 된다.
여기서, 마커 탐지기(120)는 하나 이상의 탐지센서(112a, 112b, 112c)를 일정 길이의 탐지봉(111)에 구비하되, 도 2에 도시된 바와 같이 지표면에 가까운 탐지봉(111)의 끝단에 제1 탐지센서(Sensor 1)가 위치하고, 제1 탐지센서(Sensor 1)로부터 제2 탐지센서(Sensor 2) 내지 제n 탐지센서(Sensor n)가 25 Cm 간격으로 구비되어 있다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마커 탐지기의 탐지봉에 하나 이상의 탐지센서가 구비된 예를 나타낸 도면이다. 도 2에서는 제1 탐지센서(Sensor1)로부터 제3 탐지센서(Sensor3)까지만 표시하였으나 제4 탐지센서(Sensor4) 및 그 이상의 탐지센서를 구비할 수 있다. 그러나, 제1 탐지센서(112a)로부터 25 Cm 간격으로 제2 탐지센서(Sensor2) 내지 제n 탐지센서(Sensor n)를 구비할 때, 제4 탐지센서(Sensor 4)부터는 센서 사이의 거리를 25 Cm 이하로 조율하여 구비하게 된다.
마커 탐지기(120)는 탐지봉(111) 속에 위치하여 지면을 향하는 선단부(111a)로부터 순차적으로 구비된 4 개의 탐지센서인 플럭스게이트 센서(112a, 112b, 112c, 112d)를 통해 자기장을 측정한다. 여기서, 각 플럭스게이트 센서(112)는 벡터 센서들이고, 각 센서 축에 해당하는 평균적인 자장 성분을 측정한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마커 탐지기의 내부 기능 블럭을 나타낸 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마커 탐지기(120)는, 센서 모듈부(310), 수평 모듈부(320), 음향 모듈부(330), 전원 모듈부(340), 디스플레이 모듈부(350), 통신 모듈부(360), 제어 모듈부(370), 입력 모듈부(380) 및 심도 DB(390)를 포함한다.
센서 모듈부(310)는 지하 매설물(118)을 향하는 탐지봉(111)의 일축 선상에 순차적으로 이격 구비된 다수 개의 탐지센서(112a, 112b, 112c, 112d)를 통해 자기장을 탐지한다.
즉, 센서 모듈부(210)는 3 개의 플럭스게이트 센서(112a, 112b, 112c)로 구현할 수 있으며, 탐지봉(111)에 축이 일직선이 되도록 설치된다.
예를 들면, 지면에 탐지봉(111)의 선단부(111a)를 접촉시키고 수직으로 세울 때, 제1 탐지센서(112a)를 지면에 위치시키고, 제2 탐지센서(112b)는 제1 탐지센서(112a)로부터 25 Cm에 위치시키며, 제3 탐지센서(112c)는 제1 탐지센서(112a)로부터 50 Cm에 위치시켜 설치할 수 있다. 즉, 각 탐지센서는 제1 탐지센서(112a)로부터 25 Cm 간격으로 탐지봉(111)에 각각 설치할 수 있다. 또한, 제3 탐지센서(Sensor 3)에 제4 탐지센서(Sensor 4)를 추가할 경우에 제3 탐지센서(112c)로부터 25 Cm 이내로 조율하여 탐지봉(111)에 설치할 수 있다.
각 플럭스게이트 센서(112a, 112b, 112c)는 자기마커(110)에서 발생되는 자기장을 각자의 위치에서 측정하고, 측정된 자기장 데이터를 도 4에 도시된 바와 같이 각 센서로부터의 신호를 신속히 병렬 처리하기 위해 설치되어 대응하는 각각의 센서 회로(212a, 212b, 212c)로 입력한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈부의 상세 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 4에서, 각각의 센서회로(212a, 212b, 212c)는 예를 들면, 증폭기(Amplifier)와 발진기(Oscillator), 복조기(Demodulator), 필터(Low Pass Filter), 비교기(Comparator) 및 컨버터(Analog To Digital Converter) 등을 포함하는 구성으로, 각 센서에 연결 설치되어 해당 센서로부터의 아날로그 자기장 값을 디지털 신호로 처리할 수 있다.
각각의 센서회로(212a, 212b, 212c)로부터 출력된 디지털 데이터는 숫자나 그래프로 출력하기 위하여, 마이크로 프로세서(314)를 통해 처리하여 제어 모듈부(370)로 전달된다. 따라서, 제어 모듈부(370)는 자기장의 세기에 해당하는 디지털 신호를 입력받아 자기마커(110)에서 발생하는 자기장의 세기를 계산한다.
또한, 센서 모듈부(310)는 각 플럭스게이트 센서(112a, 112b, 112c)에 대해 도 5에 도시된 바와 같이 드라이브 코일(520)에 의해서 주기적으로 포화되는 자계철심(530)과 코일 내부의 자장을 측정하는 센스 코일(510)로 구성된다. 드라이브 코일(520)에는 자계철심(530)에 감겨져 있고, 센스 코일(510)은 드라이브 코일(520)에 횡단으로 감겨져 있다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 탐지센서의 한 예로 플럭스게이트 센서의 구조를 도시한 도면이다. 보통의 경우 센스 코일(510)은 트로이드인 드라이브 코일(520)에 의해 발생되는 자장을 탐지하지 못하지만, 부가적인 외부의 자계가 가해진다면 드라이브 코일(520)의 히스테리시스에 의해 발생되는 순수한 자계가 센스 코일(510)에 의해 탐지된다. 이러한 특수 구조로 외부의 자계에 대한 민감도는 센스 코일(510)의 방향에 관계하게 된다.
각 플럭스게이트 센서(112a, 112b, 112c)의 측정 범위는 ㅁ100 μT (ㅁ1G) 이며 약 100 nT (1 mG )의 분해능을 갖는다. 따라서 플럭스게이트 센서(112)는 일정 크기의 자장 변화도 민감하게 탐지할 수 있다.
그러나, 센서 모듈부(310)에서는 서로 위치를 달리하는 3 개의 플럭스게이트 센서(112)를 이용하여 각각 측정된 자장의 차이를 탐지하므로, 센서의 선형성은 그리 중요하지 않다. 플럭스게이트 센서(112)의 출력은 사용하기 쉬운 5V 구형파이며 이의 주파수는 플럭스게이트 센서(112)가 위치하는 곳의 자계 크기에 따라 변화하게 된다.
또한, 센서 모듈부(310)는, 탐지된 자기장에 주변 잡음이 많을 경우에 보정하는 캘리브레이션 기능과, 자기장의 수치가 약할 경우에 증폭시키는 감도 조절 기능을 수행하게 된다.
수평 모듈부(320)는 탐지봉(118)이 지면에 대해 수직으로 유지되고 있는지를 측정하는 자이로 센서의 X축, Y축 좌표에 대한 틸트(Tilt) 값을 제어 모듈부(370)로 출력한다.
즉, 수평 모듈부(320)는 자이로 센서를 통해 측정한 수평도를 제어 모듈부(370)로 전달하고, 제어 모듈부(370)는 수평도에 해당하는 디지털 신호를 입력받아 장치의 수평도를 계산하고, 이렇게 계산된 값을 음향 모듈부(330)를 통해 음향 신호로 출력하거나, 디스플레이 모듈부(350)를 통해 화면 상에 출력하게 된다. 따라서, 사용자는 수평도를 인식할 수 있는 형식, 예컨대, 숫자나 그래프 등의 형식을 통해 장치의 수직 상태를 파악할 수 있게 되는 것이다.
음향 모듈부(330)는 탐지된 자기장의 세기 강도에 따른 음향 주파수 값과, 음량에 따른 볼륨 수치 값을 가청음으로 출력한다.
전원 모듈부(340)는 장치의 동작에 필요한 전원을 공급하고, 전원의 온(ON) 또는 오프(OFF) 상태를 체크하거나 배터리의 잔량을 체크한다.
디스플레이 모듈부(350)는 센서 모듈부(310)와 수평 모듈부(320), 음향 모듈부(330) 및 전원 모듈부(340)에서 처리된 데이터를 화면 상에 표시하게 된다.
통신 모듈부(360)는 센서 모듈부(310)의 센서값과 음향 모듈부(330)의 음향값, 수평 모듈부(320)의 수평값, 전원 모듈부(340)의 배터리 값의 신호를 제어 모듈부(370)로 전달하는 기능을 담당한다.
제어 모듈부(370)는 하나 이상의 탐지센서(112a ~ 112d)를 통해 탐지된 자기력의 강도가 디스플레이 모듈부(350)를 통해 가우스 수치로 표출되도록 제어하고, 심도 DB(390)에 근거해 하나 이상의 탐지센서를 통해 탐지된 자기력에 따라 심도를 추정하여 디스플레이 모듈부(350)를 통해 화면 상에 출력하게 된다.
또한, 제어 모듈부(370)는 심도가 i부터 n까지 설정된 상태에서 심도DB(390)에 근거해, 제1 탐지센서로부터 탐지된 자기력이 i에 대응된 자기력과 i+1에 대응된 자기력 사이에 해당하고, 제2 탐지센서(Sensor2)로부터 탐지된 자기력이 [i+25]*(1-제2오차율상수) 보다 크고 [i+25]*(1+제2오차율상수) 보다 작은 자기력(Arr[i+25]*(1-Merr2)<Sensor2<Arr[i+25]*(1+Merr2))에 해당되며, 제3 탐지센서(Sensor3)로부터 탐지된 자기력이 [i+50]*(1-제3오차율상수) 보다 크고 [i+50]*(1+제3오차율상수) 보다 작은 자기력(Arr[i+50]*(1-Merr3)<Sensor3<Arr[i+50]*(1+Merr3))에 해당되는 심도 값을 출력하게 된다.
또한, 제어 모듈부(370)는 자기력의 강도에 대해 제1 탐지센서로부터 제n 탐지센서까지의 자기력 강도 차이를 -99에서 +99까지 가우스 수치로 표현하기 위한 상수(x)로 나누어서 -99에서 +99까지의 가우스 수치 중 하나로 디스플레이 모듈부(350)를 통해 화면 상에 표시하게 된다.
또한, 제어 모듈부(370)는 센서 모듈부(310)에서 감지된 자기장의 세기 강도를 수치로 표시하거나 음향으로 출력되도록 제어하고, 탐지된 자기장에 주변 잡음이 많을 경우에 보정하며, 자기장의 수치가 약할 경우에 증폭시키며, 탐지된 자기장에 따라 심도를 추정하며, 탐지된 자기장을 분석하여 자기마커의 유무를 출력하도록 제어하게 된다.
또한, 제어 모듈부(370)는, 탐지된 자기장의 강도에 따라 -99부터 +99 까지의 수치로 디스플레이 모듈부(350)를 통해 화면 상에 강도를 표시하고, 탐지된 자기장의 강도에 따라 심도를 추정하며, 탐지된 자기장을 분석하여 자기마커의 유무를 음향과 화면으로 출력할 수 있다.
그리고, 제어 모듈부(370)는, 탐지된 자기장의 강도가 일정 기준 이상으로 높을 경우에는 자기마커가 있다고 판단할 수 있는 음향 주파수를 일정 기준 이상으로 높게 출력하게 된다.
입력 모듈부(380)는 자기마커(110)의 종류와 개수를 입력할 때 이용된다.
심도 DB(390)는 자기마커(110)의 종류와 개수에 따른 자기력 데이터에 대응되게 설정된 심도를 저장하고 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자기마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지하 매설물 위치 검출 장치(100)는, 먼저 하나 이상의 탐지센서(112a ~ 112c)를 통해 자기마커(110)로부터 출력되는 자기장을 검출한다(S610).
즉, 각 탐지센서(112a ~ 112c)는 자기마커(110)로부터 출력되는 자기장에 대해 다음 수학식1에 따라 산출되는 자속밀도(Bz)로 검출하는 것이다.
Figure 112013115326264-pat00003
여기서, μ0는 투자율을 나타내고, M0는 적용변수를 나타내며, b는 반지름(반경)을 나타내며, z는 거리를 나타내며, L은 높이를 나타낸다.
이어, 지하 매설물 위치 검출 장치(100)는, 각 탐지센서(112a ~ 112c)를 통해검출된 자기장에 대한 자기력의 강도를 산출한다(S620).
즉, 지하 매설물 위치 검출 장치(100)는 각 탐지센서(112a ~ 112c)를 통해 검출된 자기장에 대한 자기력의 강도에 대해 도 9에 도시된 바와 같은 과정으로 자기력의 강도를 산출한다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하나 이상의 탐지센서를 통해 검출된 자기장에 대한 자기력의 강도를 산출하는 과정을 나타낸 도면이다. 탐지봉에 제1 탐지센서(Sensor 1)로부터 제3 탐지센서(Sensor 3)까지 구비된 경우에, 도 9에 도시된 바와 같이, 제어 모듈부(370)는 제1 탐지센서(Sensor 1)와 제3 탐지센서(Sensor 3)로부터 자기력 데이터를 읽어온다(S910).
이어, 제어 모듈부(370)는 제1 탐지센서와 제3 탐지센서 간의 자기력 데이터 차이를 가우스 수치 -99에서 +99까지 표현하기 위한 상수(x)로 나눈 값을 구한다(S920).
이때, 제1 탐지센서(Sensor 1)가 제3 탐지센서(Sensor 3)보다 지표면에 가까이 위치하므로 제1 탐지센서(Sensor 1)를 통해 탐지된 자기력의 세기가 제3 탐지센서(Sensor 3)를 통해 탐지된 자기력의 세기보다 훨씬 더 크다고 할 수 있다. 따라서, 제1 탐지센서와 제3 탐지센서 간의 자기력 데이터 차이는 제1 탐지센서(Sensor 1)의 값에서 제3 탐지센서(Sensor 3)의 값을 뺀 값이라 할 수 있다.
이어, 제어 모듈부(370)는 제1 탐지센서와 제3 탐지센서 간의 자기력 데이터 차이를 상수(x)로 나눈 값(Sensor1 Sensor3 / x)이 +99보다 작거나 같지 않으면(S930-아니오), 결과값(nResult)을 +99로 설정하고(S940), 작거나 같으면(S930-예) 99보다 크거나 같은지를 확인하고(S950), 크거나 같지 않으면(S950-아니오) 결과값(nResult)을 -99로 설정하며(S960), 크거나 같으면(S950-예) 해당 결과값으로 설정하여 출력한다(S970).
이에, 제어 모듈부(370)는 도 9에 도시된 바와 같은 과정으로 자기력의 강도 값이 산출되면, 도 7에 도시된 바와 같이 자기력 데이터를 +99와 같이 화면 상에 출력하게 된다.
따라서, 사용자는 디스플레이 모듈부(350)를 통해 화면 상에 표시된 가우스 수치로 표시된 자기력의 강도를 확인하면서 자기력의 강도가 가장 높게 나타난 곳에 자기마커(110)가 매설되어 있는 것으로 판단할 수 있다.
이어, 지하 매설물 위치 검출 장치(100)는, 입력 모듈부(380)를 통해 사용자로부터 자기마커의 종류와 개수를 입력받는다(S630).
즉, 입력 모듈부(380)는 도 7에 도시된 바와 같이 사용자로부터 터치 화면 또는 버튼을 통해 자기마커의 종류(일반형, 중간형, 대형, 특수형 등)와 개수를 입력받는 것이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지하 매설물 위치 검출 장치의 동작 화면 예를 나타낸 도면이다.
이때, 심도 DB(390)에는 도 8에 도시된 바와 같이 자기마커의 종류인 일반형, 중간형, 대형, 특수형과 그 개수에 따라 자기력 데이터와 심도에 관한 정보가 각각 대응 저장되어 있다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자기마커의 종류와 개수에 따른 자기력 데이터와 심도를 저장하고 있는 심도 DB의 한 예를 나타낸 도면이다. 여기서, 자기력 데이터의 단위는 가우스(G)이다. 또한, 심도 DB(390)는 자기마커의 종류와 개수에 따른 자기력의 강도에 대해 -99로부터 +99까지의 데이터로 저장하고 있다.
이어, 지하 매설물 위치 검출 장치(100)는, 자기마커의 종류와 개수에 따른 자기력 데이터에 대응되게 심도가 설정되어 있는 심도 DB에 근거해 하나 이상의 탐지센서를 통해 탐지된 자기력에 따라 심도를 산출한다(S640).
즉, 제어 모듈부(370)는 도 10에 도시된 바와 같은 과정으로 심도를 추정할 수 있다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 심도 DB에 근거해 자기마커의 종류와 개수에 대응된 자기력 데이터에 따라 심도를 추정하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 10에서, 제어 모듈부(370)는 각 탐지센서로부터 자기력 데이터를 읽어온다(S1010). 이어, 제어 모듈부(370)는 입력 모듈부(380)를 통해 입력받은 자기마커의 종류와 개수를 확인한다(S1020). 이어, 제어 모듈부(370)는 도 8에 도시된 심도 DB에 근거해 제1 탐지센서로부터 탐지된 자기력 데이터가 i에 대응된 자기력과 i+1에 대응된 자기력 사이에 해당되는지 판단(Arr[i]>Sonsor1>Arr[i+1])하여 해당 되면(S1030), 제2 탐지센서로부터 탐지된 자기력 데이터가 [i+25]*(1-제2오차율상수)에 대응하는 자기력과 [i+25]*(1+제2오차율상수)에 대응하는 자기력 사이에 해당되는지를 판단(Arr[i+25]*(1-Merr2)< Sensor2 <Arr[i+25]*(1+Merr2))하여 해당 되면(S1040), 제3 탐지센서로부터 탐지된 자기력 데이터가 [i+50]*(1-제3오차율상수)에 대응하는 자기력과 [i+50]*(1+제3오차율상수)에 대응하는 자기력 사이에 해당되는지를 판단(Arr[i+50]*(1-Merr3)<Sensor3<Arr[i+50]*(1+Merr3))하여 해당되면(S1050), 해당 심도 값을 디스플레이 모듈(350)을 통해 화면 상에 출력한다(S1060). 여기서, i는 심도 DB(390)에서 심도 값(Cm)에 해당하고, Arr[i]는 DB에 저장된 테이블 데이터 중 i Cm에 있는 값으로 제1 탐지센서의 값과 비교하는 대상이다. Arr[i+25]는 DB에 저장된 테이블 데이터 중 i+25 Cm에 있는 값으로 제2 탐지센서의 값과 비교하는 대상으로서, 제1 탐지센서와 제2 탐지센서의 거리 차가 25 Cm이기 때문에 i값에 25를 더한 것이다. Merr2는 경험치 데이터를 바탕으로 산출된 상수 값으로서 제2 탐지센서의 값에 대한 제2오차율상수를 나타낸다. Arr[i+50]은 DB에 저장된 테이블 데이터 중 i+50 Cm에 있는 값으로 제3 탐지센서의 값과 비교하는 대상이다. 제1 탐지센서와 제3 탐지센서의 거리 차가 50 Cm이기 때문에 i값에 50을 더한 것이다. Merr3는 경험치 데이터를 바탕으로 산출된 상수 값으로서 제3 탐지센서의 값에 대한 제3오차율상수를 나타낸 것이다.
따라서, 제어 모듈부(370)는 도 10에 도시된 바와 같은 과정으로 산출된 심도를 도 7에 도시된 바와 같이 디스플레이 모듈(350)을 통해 화면 상에 출력하거나 음향으로 출력한다(S650).
즉, 제어 모듈부(370)는 탐지된 자기장의 세기 강도가 일정 기준 이상으로 높은 경우에 자기마커가 있음을 안내하는 메시지의 음향 주파수를 일정 기준 이상으로 높여 출력하게 된다.
또한, 제어 모듈부(370)는 탐지된 자기장의 세기 강도가 일정 기준 이하로 미세할 경우에 증폭 기능을 통해 증폭시킬 수 있다.
또한, 제어 모듈부(370)는 탐지된 자기장에 존재하는 잡음을 보정한다.
그리고, 제어 모듈부(370)는 수평 모듈부(220)를 통해 지면에 수직으로 유지되고 있는지를 측정하는 자이로 센서의 X축과 Y축에 대한 기울기 값도 출력하게 된다.
한편, 본 발명은 지하에 N극이 지표면을 향하면서 자기마커가 설치된 상태를 예로서 설명한 것이고, S극이 지표면을 향하면서 자기마커가 설치된 경우에는, 탐지봉의 원거리에 위치된 센서가 가장 큰 주파수값을 갖게 되어 표 1 및 표 2를 참조한 설명의 내용은 반대로 되지만, 장치 내의 소프트웨어를 변경하여 처리할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 지하 매설물에 부착된 자기 마커(Magnetic Marker)로부터 발생하는 자기장(Magnetic Field)의 세기를 검출하여 지하 매설물의 위치와 심도를 추정하여 관로의 위치를 정확히 파악할 수 있도록 하는 자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 장치 및 방법을 실현할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 지하 매설물에 부착된 자기 마커로부터 발생하는 자기장의 세기를 검출하여 지하 매설물의 위치와 심도를 추정하여 관로의 위치를 정확히 파악할 수 있도록 하는 자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 장치 및 방법에 적용할 수 있다.
100 : 지하 매설물 위치 검출 장치 110 : 자기마커
120 : 마커 탐지기 111 : 탐지봉
112a, 112b, 112c, 112d : 탐지센서 118 : 지하 매설물
310 : 센서 모듈부 312a ~ 312d : 프로세서
314 : 입력 모듈부 320 : 수평 모듈부
330 : 음향 모듈부 340 : 전원 모듈부
350 : 디스플레이 모듈부 360 : 통신 모듈부
370 : 제어 모듈부 510 : 센스 코일
520 : 드라이브 코일 530 : 자계철심

Claims (18)

  1. 지하 매설물의 일측에 설치되어 위치 탐지를 위한 자기장을 출력하는 자기마커(Magnetic Marker); 및
    상기 자기마커의 자기장을 탐지하여 자기력을 출력하는 탐지센서를 하나 이상 구비하고, 상기 하나 이상의 탐지센서를 통해 탐지된 자기력의 강도에 따라 상기 자기마커의 위치를 표출하고, 상기 자기마커의 종류와 개수에 따른 자기력 데이터에 대응되게 설정된 심도에 근거해 상기 하나 이상의 탐지센서를 통해 탐지된 자기력에 따라 심도를 추정하는 마커 탐지기;를 포함하고,
    상기 마커 탐지기는, 상기 하나 이상의 탐지센서를 일정 길이의 탐지봉에 구비하되, 상기 탐지봉의 끝단에 제1 탐지센서가 위치하고, 상기 제1 탐지센서를 기준으로 상기 탐지봉의 다른 끝단을 향해 제2 탐지센서, 제3 탐지센서 내지 제n 탐지센서가 순차적으로 25Cm 간격으로 구비되며,
    상기 마커 탐지기는, 상기 심도가 i부터 n까지 설정되고, 상기 심도 i부터 n까지에 대응되는 자기력 데이터가 설정되어 있는 상태에서,
    상기 제1 탐지센서(Sensor1)로부터 탐지된 자기력이, Arr[i+1]<상기 제1 탐지센서로부터 탐지된 자기력<Arr[i]에 해당되고,
    상기 제2 탐지센서(Sensor2)로부터 탐지된 자기력이, Arr[i+25]*(1-Merr2)<상기 제2 탐지센서로부터 탐지된 자기력<Arr[i+25]*(1+Merr2)에 해당되고,
    상기 제3 탐지센서(Sensor3)로부터 탐지된 자기력이, Arr[i+50]*(1-Merr3)<상기 제3 탐지센서로부터 탐지된 자기력<Arr[i+50]*(1+Merr3)에 해당되는 심도 값이 출력하는 것을 특징으로 하고,
    여기에서,
    i는 심도 DB에서 심도 값(Cm), Arr[i]는 DB에 저장된 테이블 데이터 중 i Cm에 있는 자기력 값, Merr2는 경험치 데이터를 바탕으로 산출된 상수 값으로서 상기 제2 탐지센서의 값에 대한 제2오차율상수이고, Merr3는 경험치 데이터를 바탕으로 산출된 상수 값으로서 상기 제3 탐지센서의 값에 대한 제3오차율상수를 의미하는, 자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 마커 탐지기는, 상기 자기력의 강도에 대해 상기 제1 탐지센서로부터 상기 제n 탐지센서까지의 자기력 강도 차이를 -99에서 +99까지 가우스 수치로 표현하기 위한 상수(x)로 나누어서 -99에서 +99까지의 가우스 수치 중 하나로 출력하는 것을 특징으로 하는 자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기마커의 종류는 미리 결정된 기준의 크기와 자기력 강도에 따라 분류되고, 상기 마커 탐지기는 사용자로부터 상기 자기마커의 종류와 개수를 입력받는 것을 특징으로 하는 자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 마커 탐지기는, 상기 탐지센서를 통해 검출된 자기장에 대한 자기력의 강도에 대해 다음 수학식에 따라 산출되는 자속밀도(Bz)로 출력하는 것을 특징으로 하는 자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 장치.
    Figure 112013115326264-pat00004

    여기서, μ0는 투자율을 나타내고, M0는 적용변수를 나타내며, b는 반지름(반경)을 나타내며, z는 거리를 나타내며, L은 높이를 나타낸다.
  7. 지하 매설물의 일측에 설치된 자기마커(Magnetic Marker)로부터 출력되는 자기장을 탐지하기 위한 탐지봉에 일정 간격으로 구비된 하나 이상의 탐지센서를 통해 자기력을 검출하는 센서 모듈부;
    상기 자기력의 강도를 수치로 표시하거나, 상기 자기력에 따른 심도를 표시하기 위한 디스플레이 모듈부;
    상기 자기마커의 종류와 개수를 입력받기 위한 입력 모듈부;
    상기 자기마커의 종류와 개수에 따른 자기력 데이터에 대응되게 심도가 설정되어 있는 심도 DB;
    상기 하나 이상의 탐지센서를 통해 탐지된 자기력의 강도가 상기 디스플레이 모듈부를 통해 수치로 표출되도록 제어하고, 상기 심도 DB에 근거해 상기 하나 이상의 탐지센서를 통해 탐지된 자기력에 따라 심도를 추정하여 상기 디스플레이 모듈부를 통해 화면 상에 출력하는 제어 모듈부;
    상기 탐지봉이 지면에 대해 수직으로 유지되고 있는지를 측정하는 자이로 센서의 X축, Y축 좌표에 대한 틸트(Tilt) 값을 출력하는 수평 모듈부;
    상기 탐지된 자기력의 강도에 따른 음향 주파수 값과, 음량에 따른 볼륨 수치 값을 출력하는 음향 모듈부;
    상기 센서 모듈부와 상기 디스플레이 모듈부, 상기 입력 모듈부 및 상기 제어 모듈부의 동작에 필요한 전원을 공급하고, 전원의 온(ON) 또는 오프(OFF) 상태를 체크하며, 배터리의 잔량을 체크하는 전원 모듈부; 및
    상기 센서 모듈부의 센서값과 상기 음향 모듈부의 음향값, 상기 수평 모듈부의 수평값, 상기 전원 모듈부의 배터리 값의 신호를 상기 제어 모듈부로 전달하는 통신 모듈부를 포함하고,
    상기 디스플레이 모듈부는 상기 센서 모듈부와 상기 수평 모듈부, 상기 음향 모듈부 및 상기 전원 모듈부에서 처리된 데이터를 화면 상에 표시하며,
    상기 제어 모듈부는 상기 센서 모듈부에서 감지된 자기력의 강도를 수치로 표시하거나 음향으로 출력되도록 제어하고, 상기 탐지된 자기장에 주변 잡음이 많을 경우에 보정하며, 자기장의 수치가 약할 경우에 증폭시키며, 상기 탐지된 자기력을 분석하여 상기 자기마커의 유무를 출력 제어하는 것을 특징으로 하는 마커 탐지기.
  8. 삭제
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 탐지봉의 끝단에 제1 탐지센서가 위치하고, 상기 제1 탐지센서를 기준으로 상기 탐지봉의 다른 끝단을 향해 제2 탐지센서, 제3 탐지센서 내지 제n 탐지센서가 순차적으로 25Cm 간격으로 구비되며,
    상기 제어 모듈부는, 상기 심도가 i부터 n까지 설정된 상태에서 상기 심도DB에 근거해, 상기 제1 탐지센서로부터 탐지된 자기력이 i에 대응된 자기력과 i+1에 대응된 자기력 사이에 해당하고, 상기 제2 탐지센서로부터 탐지된 자기력이 (i+25)*(1-오차율상수)에 대응하는 자기력과 (i+25)(1+오차율상수)에 대응하는 자기력 사이에 해당되며, 상기 제3 탐지센서로부터 탐지된 자기력이 (i+50)*(1-오차율상수)에 대응되는 자기력과 (i+50)(1+오차율상수)에 대응되는 자기력 사이에 해당되는 경우의 심도 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 마커 탐지기.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 탐지봉의 끝단에 제1 탐지센서가 위치하고, 상기 제1 탐지센서를 기준으로 상기 탐지봉의 다른 끝단을 향해 제2 탐지센서, 제3 탐지센서 내지 제n 탐지센서가 순차적으로 25Cm 간격으로 구비되며,
    상기 제어 모듈부는, 상기 자기력의 강도에 대해 상기 제1 탐지센서로부터 상기 제n 탐지센서까지의 자기력 강도 차이를 -99에서 +99까지 가우스 수치로 표현하기 위한 상수(x)로 나누어서 -99에서 +99까지의 가우스 수치 중 하나로 상기 디스플레이 모듈부를 통해 화면 상에 표시하는 것을 특징으로 하는 마커 탐지기.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어 모듈부는, 상기 탐지된 자기력의 강도가 일정 기준 이상으로 높을 경우에는 자기마커가 있음을 안내하는 음향 주파수를 일정 기준 이상으로 높게 출력하는 것을 특징으로 하는 마커 탐지기.
  12. 지하 매설물의 일측에 설치된 자기마커(Magnetic Marker)로부터 출력되는 자기장을 탐지하기 위한 탐지봉의 끝단에 제1 탐지센서가 위치하고, 상기 제1 탐지센서를 기준으로 상기 탐지봉의 다른 끝단을 향해 제2 탐지센서, 제3 탐지센서 내지 제n 탐지센서가 순차적으로 25Cm 간격으로 구비된 마커 탐지기의 자기마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 방법으로서,
    (a) 상기 자기마커의 종류와 개수를 입력받는 단계;
    (b) 상기 하나 이상의 탐지센서를 통해 상기 자기마커로부터 출력되는 자기장을 검출하는 단계;
    (c) 상기 검출된 자기장에 대한 자기력의 강도를 산출하는 단계;
    (d) 상기 자기마커의 종류와 개수에 따른 자기력 데이터에 대응되게 설정된 심도에 근거해 상기 하나 이상의 탐지센서를 통해 탐지된 자기력에 따라 심도를 산출하는 단계; 및
    (e) 상기 산출된 심도를 화면 상에 또는 음향으로 출력하는 단계;를 포함하고,
    상기 (d) 단계는, 상기 심도가 i부터 n까지 설정되고, 상기 심도 i부터 n까지에 대응되는 자기력 데이터가 심도 DB에 저장되어 있는 상태에서,
    상기 제 1탐지센서(Sensor1)로부터 탐지된 자기력이, Arr[i+1]<상기 제 1 탐지센서로부터 탐지된 자기력<Arr[i]에 해당되고,
    상기 제 2탐지센서(Sensor2)로부터 탐지된 자기력이, Arr[i+25]*(1-Merr2)<상기 제 2 탐지센서로부터 탐지된 자기력<Arr[i+25]*(1+Merr2)에 해당되고,
    상기 제 3탐지센서(Sensor3)로부터 탐지된 자기력이, Arr[i+50]*(1-Merr3)<상기 제 3 탐지센서로부터 탐지된 자기력<Arr[i+50]*(1+Merr3)에 해당되는 심도 값이 출력하는 것을 특징으로 하고,
    여기에서,
    i는 심도 DB에서 심도 값(Cm), Arr[i]는 DB에 저장된 테이블 데이터 중 i Cm에 있는 자기력 값, Merr2는 경험치 데이터를 바탕으로 산출된 상수 값으로서 상기 제2 탐지센서의 값에 대한 제2오차율상수이고, Merr3는 경험치 데이터를 바탕으로 산출된 상수 값으로서 상기 제3 탐지센서의 값에 대한 제3오차율상수를 의미하는, 자기마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 자기마커의 종류에 대해 미리 결정된 기준의 크기 및 자기력을 입력받고, 상기 자기마커의 개수를 입력받는 것을 특징으로 하는 자기마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 검출된 자기력의 강도가 일정 기준 이상일 경우에 자기마커가 있음을 안내하는 메시지를 음향으로 또는 화면 상에 출력하는 것을 특징으로 하는 자기마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 하나의 탐지센서를 통해 검출된 자기장에 대한 자기력의 강도에 대해 다음 수학식에 따라 산출되는 자속밀도(Bz)로 출력하는 것을 특징으로 하는 자기 마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 방법.
    Figure 112013115326264-pat00005

    여기서, μ0는 투자율을 나타내고, M0는 적용변수를 나타내며, b는 반지름(반경)을 나타내며, z는 거리를 나타내며, L은 높이를 나타낸다.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 하나 이상의 탐지센서를 통한 자기력의 강도에 대해 제1 탐지센서로부터 제n 탐지센서까지의 자기력 강도 차이를 -99에서 +99까지 가우스 수치로 표현하기 위한 상수(x)로 나누어서 -99에서 +99까지의 가우스 수치 중 하나로 출력하는 것을 특징으로 하는 자기마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 방법.
  17. 삭제
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 (e) 단계는, 상기 마커 탐지기가 지면에 수직으로 유지되고 있는지를 측정하는 자이로 센서의 X축과 Y축에 대한 기울기 값도 출력하는 것을 특징으로 하는 자기마커를 이용한 지하 매설물 위치 검출 방법.
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